Ihrer bestehenden Biogasanlage mit einer Hydrolyse- und Versauerungseinheit Um die elektrische Leistung der bestehenden Biogasanlage zu verdoppeln Um die Kriterien des EEG hinsichtlich des Innovationsbonus zu erfüllen Um bis zu 30 % mehr Biogas aus der eingesetzten Biomasse heraus zu holen Um weniger Einsatzstoffe zu verbrauchen Um die Wirtschaftlichkeit Ihrer Biogasanlage zu verbessern Um weniger Anbauflächen zu bewirtschaften BME GmbH Deimel 1 84329 Wurmannsquick Tel. +49 (0) 9955 90 240 Fax +49 (0) 9954 90 241 Email: bme_gmbh@t-online.de
Praxiszahlen aus dem Hydrolysebetrieb Aktuelle Leistungsdaten der 3-Stufen-Biogasanlage Nebauer Stand: 7.04.2007 Inbetriebnahme der ersten 3-Stufen- Biogasanlage Raumbelastung Verweildauer Ende August 2006 5-5,3 kg ots/m 3 *d 8-9 Tage Berechnung der Raumbelastung Nettovolumen des Fermenters: 1.100 m 3 Die Beschickungsmenge pro Monat wird errechnet mit Hilfe der Einsatzmenge, die gewogen wird und mit Hilfe der TS- und ots-gehalte der Biomasse, die durch Futterwertanalysen festgestellt wurden. Berechnung der Verweildauer Nettovolumen des Fermenters: 1.100 m 3 Bestimmung der Beschickungsmenge über eine Durchflussmessung. Fütterungsmenge: 4 * 1,3 m 3 /h*24 = 130 m 3 /d 1.100 m 3 /130 m 3 /d = 8,5 Tage Fettsäureanalysen Januar 07-17.01.07 - Februar 07 März 07-8.03.07 - April 07-3.04.07 - Essigsäure mg/l 730 750 825 Keine Proprionsäure mg/l 72 93 115 Fettsäureanalyse Essigsäureäquivalent 145 Laut EEG sind in Deutschland max. 2.000 mg/l im Nachgärer mg/l zugelassen, um den Innovationsbonus zu erhalten. Quelle: Analysedaten Labor Hofmann, Gera Bewertung: Eine Steigerung der Raumbelastung ist möglich, da das Essigsäureäquivalent bis zu 4.000 mg/l betragen kann, ohne dass die Gärbiologie gehemmt wird. Steigerung der Biogasausbeute im Vergleich zu KTBL 1 Vorgehensweise: Es wird die theoretisch mögliche Stromeinspeisung nach KTBL mit der tatsächlichen Stromeinspeisung verglichen. Dabei werden gemessene Futtermengen, TS-Gehalte und ots-gehalte mit den empfohlenen Biogaserträgen multipliziert. Der Vergleich ist abhängig vom angenommenen elektrischen Wirkungsgrad des BHKW. Elektrischer Dezember 06 Januar 07 Februar 07 März 07 Wirkungsgrad 38 % + 36 % + 20 % +27 % + 27,7 % 1 KTBL: Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft: Positionspapier Gasausbeute in landwirtschaftlichen Biogasanlagen 2004 Seite 2
Alle Vorteile auf einen Blick Höherer Biogasertrag Höhere Methangehalte im Biogas Geringere Betriebskosten Investitionen Zelluloseabbau Hydrolysebakterien sind robust und unempfindlich Batch-Hydrolyse Stabilität der Biologie Kurze Verweildauer Akzeptanz bei der Bevölkerung Konkurrenzfähigkeit Mögliche Zusatzeinnahmen Höherer Gewinn Geringerer Flächenbedarf Die höheren Methangehalte (über 56 %) im Biogas bewirken im BHKW einen optimalen elektrischen Wirkungsgrad Geringere Einsatzstoffmengen Dadurch weniger Pachtkosten Weniger Erntekosten Zellulosehaltige Einsatzstoffe sind pro to billiger als hochkalorische Einsatzstoffe Bei höherem Zelluloseabbau sind die Gärrest-Ausbringmengen reduziert Weniger Silageraum ist erforderlich Weniger Endlagerkapazität ist erforderlich Bei Silomais und anderen nachwachsenden Rohstoffen kann bei der Ernte das volle Ertragspotential mit hohen TS-Gehalten genutzt werden Strohhaltiger Mist kann eingesetzt werden Gras als Einsatzstoff ist problemlos einsetzbar Gras von Naturschutzflächen oder Landschaftspflegeflächen mit hohem Zelluloseanteil ist einsetzbar Es muss kein Wasser zugesetzt werden. Damit sind die Gärrest- Ausbringkosten geringer Keine Schwimmdeckenbildung Futterwechsel ist einfacher möglich Größere Flexibilität bei den Einsatzstoffen Durch das absätzige Hydrolyseverfahren kommt es zu keiner Hemmung der Hydrolyse Die Methanbildung in der Hydrolyse ist sehr gering und kann unter 1 % gehalten werden Es ist keine Pufferung mit Kalk oder anderen alkalischen Stoffen nötig, um einen ph-wert für eine stabile Hydrolyse zu halten Keine Alkalose wie bei großen Fermentern üblich Eine Übersäuerung (Acidose) durch die Hydrolyse im Fermenter ist nicht möglich Da die Methanbakterien Fettsäuren als Futter bekommen ist die Biologie sehr stabil Kleinere Fermenter reduzieren die Rührprobleme Durch den hohen Abbau der Fettsäuren riecht der Gärrest fast nicht mehr Bei Konkurrenz um Fläche und Biomasse in einer Region ist der Vorteil auf der Seite der Biogasanlage mit Hydrolyse Nach dem Zelluloseaufschluss sind die Mineralien in der flüssigen Phase. Die feste Fraktion kann abgetrennt und als Brennstoff verkauft werden. Es gibt kein Schmelzen im Ofen mehr, wie bei Altgras oder Stroh. Seite 3
Wirtschaftliche Vorteile auf einen Blick Berechnungsbasis: 500 kw el ; 8.000 Volllaststunden; Vergütung nach EEG Einige der folgenden Effekte können kumuliert werden, manche aber nicht. Höherer Gewinn bei 25% +48.000 61.000 Biogasertragssteigerung Höhere Methangehalte im Biogas +7.000 pro 1% Methangehalt Technologiebonus +80.000 Reduzierung der Gärrest- Ausbringkosten Reduzierung der Silagekapazitäten Reduzierung der Endlagerkapazitäten Höhere Trockensubstanzmengen pro ha +7.000 2.100 m3 Silageraum wird weniger benötigt 700 m3 Endlagerkapazität wird weniger benötigt In Niederbayern war in der Erntesaison 2006 zu beobachten, dass der Silomais bereits mit 25 28 % TS geerntet wurde. Bei einer Nachfrage kam die Standardantwort, dass trockener Silomais nicht mehr untergerührt werden kann. Tatsächlich haben viele Biogasanlagen das Problem, dass Silomais mit einem TS-Gehalt von über 30 % im Fermenter sofort Schwimmschichten bildet und nur mehr unter großem Aufwand untergerührt werden kann. In einem aktuellen Fall wurde der Silomais mit 33 % TS geerntet. Am Nachbarfeld wurde mit 25 % TS einsiliert. Die Ernte mit 33 % TS ergab pro ha einen Mehrertrag on 4,8 to bzw. 32 % mehr an Trockenmasse. Bei einer 500 kw Biogasanlage und einem Silomaisbedarf von 150 ha wurden in diesem Fall 720 to TS mehr geerntet als bei der Nachbar-Biogasanlage. Lt. KTBL können damit bei einem ots-gehalt von 96 %, einer Biogasausbeute von 593 m 3 /to ots bei einem Methangehalt von 54 % ca. 220.000 m 3 Methangas erzeugt werden. Bei einen BHKW-Wirkungsgrad von 38 % und einem Strompreis von 16 ct (ohne KWK- und Technologie-Bonus) werden Mehreinnahmen von 133.760 von der gleichen Fläche erzielt. Einzig dadurch, dass bei der Ernte ein höherer TS-Gehalt vorhanden war. Mögliche Zusatzeinnahmen Das bedeutet, dass Flächenknappe Betriebe bei gleicher Fläche 30 % mehr BHKW-Kapazität installieren können. Brikettierung und Verkauf der Feststoffe aus dem Gärrest + 100.000 Einnahmen - 40.000 Kosten. 60.000 Nutzung des KWK-Bonus 50.000 Seite 4
Ablauf der Planung 1. Unverbindliches Gespräch Sie führen ein unverbindliches Gespräch mit uns, damit Sie einen Eindruck davon bekommen, ob die für Sie einen Vorteil bringt. Wir werden Ihre Fragen beantworten und sie können auch eine bestehende Hydrolyse besichtigen. 2. Checkliste Sie füllen eine Checkliste aus für eine Bestandsaufnahme Ihrer bestehenden Biogasanlage. Diese Daten werden für die Investitionskalkulation und Wirtschaftlichkeitsberechnung benötigt. Die Nachrüstungskosten hängen von der bereits bestehenden Ausstattung der Biogasanlagen ab. 3. Termin vor Ort Ein Termin vor Ort auf Ihrer Biogasanlage dient dazu, festzulegen, wie die Hydrolyse und Versauerung bei Ihrer Biogasanlage einzubinden ist. 4. Kalkulation der Investition und Wirtschaftlichkeit Wir kalkulieren die Investition und die Wirtschaftlichkeit 5. Angebotserstellung Dann machen wir Ihnen ein Angebot für unsere Leistungen. 6. Projektvertrag Sie schließen einen Projektvertrag mit der BME 7. Dann beginnt die BME mit der Planungsarbeit Seite 5
Sie machen den Rohbau Wir machen den Innenausbau Um die Hydrolyse- und Versauerungseinheit kostengünstig nachzurüsten, bieten wir an: Sie organisieren und bauen alles, was auf die Leistungsfähigkeit der Hydrolyse keinen Einfluss hat, wie der Betonbehälter. Wir kümmern uns um Alles, was die Leistungsfähigkeit der Hydrolyse beeinflusst, wie Heizung, Steuerung, Rohrleitungsbau. Rohbau Erdarbeiten, Betonbau,... ist Ihre Sache. Wir machen die Planung. Unsere Bauleitung spricht mit Ihnen die Vorgehensweise, Positionierung, etc. ab. Sie können jederzeit bei uns nachfragen, wenn es Probleme geben sollte. Sie bestellen direkt bei Ihrem Lieferanten und rechnen mit ihm ab. Wenn der Rohbau fertig ist, dann übernehmen wir den Innenausbau Ein Montageteam mit Bauleitung installiert komplett alle Leitungen, Schieber, Pumpen, etc. Die Bauleitung koordiniert den lokalen Elektriker, der die Kabel zieht. Eine Fachfirma, die die Steuerung der Hydrolyse mit uns entwickelt hat, installiert alle Sensoren und baut die Steuerung auf. Training Damit Sie den kompletten Hydrolysebetrieb verstehen und umsetzen können, bieten wir Ihnen ein Ein-Tages-Training auf unserer Referenzanlage an. Das sollten Sie absolviert haben, bevor der Innenausbau beginnt. Inbetriebnahme Wir beraten Sie bei der Inbetriebnahme. Seite 6
Bestandteile einer Hydrolyse- und Versauerungseinheit Anzahl 2 Behälter aus Stahlbeton oder Edelstahl mit einem Fassungsvermögen von ca. 300 m 3 bei einer 500 kwel Biogasanlage; ausgestattet mit Heizung und Rührtechnik 1 Pumpe zur Beschickung des/r Fermenter aus dem Hydrolysebehälter, dazu Rohrleitungen und Schieber sowie die erforderliche Messtechnik, wie z.b. Durchflussmesser 1 Separator zur Trennung von Fest- und Flüssigphase des Gärrestes. Die Flüssigphase wird zum Anmaischen der Biomasse in der Hydrolyse verwendet.. 1 Pumpe zur Beschickung des Separators 1 Vollautomatische, elektronische Steuerung der Hydrolyse- und Versauerungsprozess wird elektronisch überwacht. Die Beschickung der Fermenter Zeit und Menge läuft vollautomatisch gesteuert. 1 Gasanalyse 1 Schwachgasverwertung: Das in der Hydrolyse entstehende Schwachgas wird gereinigt und dann verwertet; optional als Zuluft im BHKW oder zudosiert im Fermenter. Seite 7
Systemplan der RM-500 Biogasanlage mit einer Leistung von 500 kw el als Beispiel für die Anbindung der Hydrolyse an die Fermenter Einbindung der Hydrolyse in Ihre bestehende Biogasanlage als Schema Seite 8
Wirtschaftlichkeitskalkulation (tatsächliches Beispiel) Zielsetzung Erweiterung der Biogasanlage von 250 kw el auf 500 kw el Erlangung des KWK-Bonus lt. EEG Erlangung des Technologie-Bonus lt. EEG Volllaststunden pro Jahr 8.000 Investition in Erdarbeiten lt. Vertrag Auftraggeber bauseits N.A. Betonbau lt. Vertrag Auftraggeber bauseits 62.719 "Innenausbau" lt. Angebot BME GmbH 212.730 Pläne und Zeichnungen BME GmbH 5.000 Gesamt 280.449 Einsparungen (nicht bei der Gewinnermittlung berücksichtigt) Endlager 100.000 Abschreibung -10.000 Zinsen -2.500 Zusätzliche Einnahmen Stromeinnahmen für zusätzlich 250 kw N.A. Technologie-Bonus 500 kw 80.000 KWK-Bonus* 50% 40.000 Silomaiseinsparung durch Hydrolyse 20% Einsparung (mindestens) 28 pro to Frischmasse 10.300 to lt. KTBL 57.680 177.680 *Investitionen in Wärmeverwertung, z.b. bringen zusätzlichen Gewinn; z.b. Brikettierung und Verkauf von separiertem Gärrest ca. 40.000-60.000 pro Jahr Betriebskosten der Hydrolyse Laufzeit/h in min Strom verbrauch in kwh/a Stromverbrauch Strom verbrauch in kwh Stabrührwerke 2 15 10 43.800 Schulz-Rührwerke 2 5 10 14.600 Beschickungspumpe Fermenter 1 5,5 10 8.030 Beschickungspumpe Separator 1 5,5 30 24.090 Separator 1 5,5 30 24.090 114.610 Strompreis in ct/kwh 15 17.192 Stromeinsparung bei Fermenterrührwerken pauschal -2.000 Einsparung bei Gärrestausbringung 20% -4-8.240 Reparaturen Technik 5% 90.000 4.500 11.452 Abschreibung 10% 28.045 Zinsen 5% 7.011 46.508 Gewinn aus der Hydrolyse 131.172 Cash flow 159.217 Amortisationsdauer in Jahren (Investition/Cash flow) 1,8 Seite 9
Checkliste Vorhandene Behälter und Equipment Bitte die zutreffenden Felder ausfüllen und ankreuzen. Name Anschrift Telefon... Fax... Email Fermenter Anzahl... Kapazität in m 3... Temperaturen in o C Fermenter 1... Fermenter 2... Fermenter 3... Fermenter 1... Fermenter 2... Fermenter 3... Nachgärer Anzahl... Kapazität in m 3 Nachgärer 1... Nachgärer 2... Nachgärer 3... Betonbehälter (als Vorgrube genutzt) Größe:... m 3 offen geschlossen Heizung vorhanden Isolierung vorhanden Anmerkungen Betonbehälter (als Vorgrube genutzt) Größe:... m 3 offen geschlossen Heizung vorhanden Isolierung vorhanden Anmerkungen Separator Kapazität... m 3 /h Vorhanden Nicht vorhanden Hersteller:... Gasanalyse Vorhanden Nicht vorhanden Hersteller:... Steuerung Vorhanden Nicht vorhanden Hersteller:... Seite 10
Beschickung Art der Einbringung:... Endlager Größe:... m 3 Abgedeckt Nicht abgedeckt Einsatzstoffe Art TS-Gehalt in % Menge pro Tag in to Anmerkungen Seite 11